基于单片机的煤矿瓦斯报警器Word文件下载.docx
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ThedesignschemeofthegasconcentrationalarmmonitorcontrolledbysinglechipcomputerisbasedonSTC89C52singlechipcomputerandMQ5combustiblegassensor.ThesystemfirstprocessesthesignaloutputfromthesensorthroughA/Dconversioncircuit,thencarriesoutdataprocessingbysinglechipcomputer,andfinallydisplaystheconcentrationvalueofcombustiblegasbyLCD.Ifitexceedstheupperlimit,itwillalarmandautomaticallyopentheexhaustfan,whichwillcauseharmfulgas.Thebodyisdischargedoutdoors.
Afteralotofexperiments,theflammablegasconcentrationdetectorbasedonsinglechipismoresensitive,simpletoexpand,accurateandconvenientthanthetraditionalmechanicaldetectororalcoholmeter.Ithasgoodreliability,highdetectionaccuracyandpowerfulcontrolfunction.Itcangivesoundandlightalarmtoexceedthethresholdvalue,intuitivelyandaccurately,andopenupdefensivemeasures.SotheResearchofflammablegasconcentrationmonitorbasedonsinglechipcomputerisofpublicsafety.Thewholeimprovementhasagreatpromotingeffect.
Keywords:
gassensor,microcontroller,digital-to-analogconversion,hardwaredesign,alarm,prevention.
摘要
·
1
Abstract·
1.绪论·
可燃气体浓度检测仪的背景**********************
1
可燃气体浓度检测仪现状及发展趋势
**************
本课题实现目标**********************************1
2
设计方案和元器件选择***************************
2
2.1
设计方案
***********************************
2.2
单片机的选择
********************************
2.3
传感器***************************************
4
2.4编码器****************************************4
2.5
数模转换器
**********************************
5
2.6
LCD显示模块
*********************************
6
3
系统硬件设计
***********************************
8
3.1
硬件设计原理
*********************************8
3.2
硬件设计外围电路******************************9
3.2.1
晶振电路、复位电路设计
*********************
9
3.2.2
报警电路设计
*******************************
11
3.2.3
电源电路设计
4
系统软件设计
15
4.1
主程序流程图
5
本设计总结与展望
18
参考文献
********************************************
20
致
谢
**********************************************
21
1.绪论
1.1本课题的研究背景及意义
从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出,在本世纪中叶以前,煤炭仍将是支持我国国民经济发展的主要能源。
煤炭生产作为我国能源工业的支柱,其地位将是长期的,稳定的。
但是,目前煤炭工业的安全生产状况却很差,其中之一便是有害气体的危害性,包括CH4,瓦斯,SO2等。
瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体,它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体,无色、无味,有易燃、易爆等特点。
瓦斯的危害主要表现为三个方面:
第一、瓦斯浓度过高,对工人身体健康造成伤害,表现为缺氧,呼吸困难,窒息等;
第二、瓦斯煤尘爆炸,瓦斯爆炸所产生的巨大冲击波和高温火焰,往往导致群死群伤,而且扬起的煤尘又会参与爆炸,摧毁巷道,毁坏设备,甚至毁灭整个矿井,给国家和人民生命财产造成巨大损失。
第三、大量的瓦斯排入大气,污染大气环境。
目前我国已经使用的瓦斯报警矿灯具有体积小、结构简单、安装方便等优点,但存在的问题是传感器漂移大,要定期维护,并且需要维护的周期很短;
维护方法复杂,成本高抗机械干扰能力较差。
为了解决这些问题,本课题在分析模拟式瓦斯报警器特点的基础上,充分利用52单片机的强大功能,对瓦斯浓度进行实时采集、数据处理,对瓦斯传感器进行实时自校零、非线性补偿,对提高瓦斯检测的可靠性和系统的性价比具有十分重要的意义。
1.2国内外发展概况及研究方向
仪器不断更新。
其类型根据监测对象可分为可燃性气体监测仪,毒性气体监测仪和氧气监测仪等;
从仪器结构和方法上分为袖珍式,便携式和固定式。
袖珍式仪器的采样方法为扩散式,用于在危险环境中的工作人员随身携带;
便携式仪器采样方法为泵吸式,用于监测人员定期安检;
固定式仪器用于煤矿井下固定地点气体监测。
世界各国均有煤矿瓦斯气体监测的系统,如波兰的DAN6400、法国的TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等,其中全矿井综合监测控制系统有代表性的产品有美国公司生产的MSN系统,德国BEBRO公司的PROMOS系统。
但是这两种系统只是基于井下监测,并无数据上传,不能实现智能化监控。
国外的监控系统技术虽然高于国内发展水平,但应用于国内煤矿尚有一定的局限性,如煤矿管理模式生产方式的不同,价格过高等。
因此,除在传感器技术方面可供借鉴外,其它仅具一定的参考价值。
我国监测监控技术应用较晚,8年代初,从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统,装备了部分煤矿在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学研究所研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92、KJ95、KJ101等煤矿有害气体监测系统,在我国煤矿己有大量使用,但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式,将气体浓度转化为脉冲量,易受矿井下强电磁设备干扰,造成监测结果不准确,易出现误报警等现象。
1.3煤矿安全仪器概况
煤矿生产是地下作业,自然条件和生产条件都复杂,在采掘过程中出现的瓦斯涌出、煤尘飞扬、自然发火等都有可能造成严重事故。
为了防止事故发生,保障矿工的健康和安全,促进生产发展,提高煤炭企业的经济效益,应对井下的气象进行检测,对可能造成灾害事故的各种有害气体及矿尘进行及时而准确的检测和严格控制,一旦发生灾变,必须及时救护遇难人员和处理事故。
所有这些都需要有相应的检测仪器和救护装备。
最初,人们为了防止井下空气中混有一氧化碳造成中毒事故,曾使用过金丝雀一类的小动物来进行检测。
1815年英国人在煤矿井下开始使用安全火焰灯检测瓦斯。
1897年瑞典制成第一台容积压力式瓦斯浓度测量仪。
随着矿井开采深度的增大,机械化和综合机械采煤的普遍推广,通风安全方面问题日益突出。
与此同时,随着仪表工业及电子技术的发展,矿井通风安全仪器也得到了不断的发展。
1927年日本制造成光干涉原理瓦斯检定器,以后又陆续出现热导、热催化原理、气敏半导体等各种不同原理的瓦斯检定器,其测量精度不断提高,检测方式从“间断”、“就地”检测发展到“连续”、“集中自动”遥测。
特别是随着电子计算机技术的应用,一套监测系统,除能检测高低浓度瓦斯外,还可测一氧化碳、氧、氢的浓度,气温,风速等等。
同时还能对井下设备的工作状态进行监控。
如英国DYNSLINK-MINOS系统的监测容量为986个模拟量,896个开关量,传输距离为131n。
在地面中心站一般都配有用来进行数据采集和处理的计算机、打印机、显示器、控制台和模拟盘等。
譬如当井下某测点的瓦斯浓度超限时,能发出声、光报警信号,切断该测点附近的电源。
作为间断方式检测的携带式仪器,也随着测试技术的飞速发展及多功能集成电路的出现,检测元件的性能不断提高而实现了单机分级报警,数码显示,自动校正,电源监视和故障指示等功能。
而且操作简单,维修量小,体积小。
例如美国MSA公司生产的携带式瓦斯检测仪重量只有0.28吨,外形尺寸为146*65*38}
解放前我国煤炭工业技术十分落后,矿井通风安全仪器更是属于空白。
解放后,党和政府对安全工作极为重视,煤矿安全状况及劳动条件得到了很大的改善,通风安全仪器从无到有地发展起来在仪器的研究、生产制造方面,多年来投入了很大的力量,形成了以抚顺、重庆、西安、常州、上海等地为中心的安全仪器生产基地,除生产大量的通风安全仪器和救护设备外,从1980年起,先后从波兰、英国、美国和西德等地引进了多种形式的煤矿安全监测系统和生产监控系统,在引进消化的基础上,我国也研制了一批安全监
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